2026/03/04 更新

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ホシイ タクヤ
星井 拓也
HOSHII TAKUYA
所属
工学院 助教
職名
助教
外部リンク

研究キーワード

  • 半導体、電子デバイス

  • 半導体デバイス

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 電子デバイス、電子機器

学歴

  • 東京大学   工学系研究科   電気系工学専攻

    2008年4月 - 2011年3月

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  • 東京大学   新領域創成科学研究科   基盤情報学専攻

    2006年4月 - 2008年3月

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  • 東京大学   工学部   電子工学科

    2002年4月 - 2006年3月

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経歴

  • 東京科学大学   工学院   助教

    2024年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京工業大学   工学院   助教

    2017年1月 - 2024年9月

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  • 東京大学   先端科学技術研究センター   助教

    2011年4月 - 2016年12月

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委員歴

  • 公益社団法人応用物理学会   国際固体素子・材料コンファレンス 運営委員  

    2025年 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 公益社団法人応用物理学会   国際固体素子・材料コンファレンス 論文委員  

    2015年1月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 公益社団法人応用物理学会 分科会 日本光学会   光学シンポジウム 実行委員  

    2012年9月 - 2014年7月   

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    団体区分:学協会

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論文

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MISC

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産業財産権

  • 半導体素子

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2023-012882  出願日:2023年1月

    公開番号:特開2023-052789  公開日:2023年4月

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  • 半導体素子

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2022-114014  出願日:2022年7月

    公開番号:特開2022-145705  公開日:2022年10月

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  • pチャネルGaNMOSデバイス及びその製造方法

    星井 拓也, 筒井 一生

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2021-137005  出願日:2021年8月

    公開番号:特開2023-031488  公開日:2023年3月

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  • 半導体素子

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2017-161604  出願日:2017年8月

    公開番号:特開2023-052789  公開日:2023年4月

    特許番号/登録番号:特許第7441345号  登録日:2024年2月 

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  • 電荷トラップ評価方法

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2017-161603  出願日:2017年8月

    公開番号:特開2019-039785  公開日:2019年3月

    特許番号/登録番号:特許第7108386号  登録日:2022年7月 

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  • 電荷トラップ評価方法、及び半導体素子

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2017-161603  出願日:2017年8月

    公開番号:特開2019-039785  公開日:2019年3月

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  • 半導体層の電気的欠陥濃度評価方法、及び半導体素子

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2017-161604  出願日:2017年8月

    公開番号:特開2019-040988  公開日:2019年3月

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  • 半導体層の電気的欠陥濃度評価方法

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2017-161604  出願日:2017年8月

    公開番号:特開2019-040988  公開日:2019年3月

    特許番号/登録番号:特許第7220508号  登録日:2023年2月 

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  • 半導体素子

    角嶋 邦之, 星井 拓也, 若林 整, 筒井 一生, 岩井 洋, 山本 大貴

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    出願人:住友化学株式会社

    出願番号:特願2017-161603  出願日:2017年8月

    公開番号:特開2022-145705  公開日:2022年10月

    特許番号/登録番号:特許第7406596号  登録日:2023年12月 

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  • 半導体装置

    角嶋 邦之, 岩井 洋, 筒井 一生, 若林 整, 星井 拓也, 池内 勇太, 戸野谷 純一, 菊地 拓雄, 高木 孝治, 片岡 淳司, 石川 諭

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    出願人:株式会社東芝

    出願番号:特願2017-050425  出願日:2017年3月

    公開番号:特開2018-156993  公開日:2018年10月

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  • ガラス部材の製造方法及びガラス部材

    岡田 至崇, 宮野 健次郎, 杉山 正和, タマヨ・ルイス, エフライン・エドアルド, 渡辺 健太郎, 星井 拓也, 玉置 亮

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    出願人:国立大学法人 東京大学

    出願番号:特願2013-260712  出願日:2013年12月

    公開番号:特開2015-117147  公開日:2015年6月

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  • 半導体デバイス及びその製造方法

    高木 信一, 竹中 充, 星井 拓也

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    出願人:国立大学法人 東京大学

    出願番号:特願2009-256756  出願日:2009年11月

    公開番号:特開2011-103318  公開日:2011年5月

    特許番号/登録番号:特許第5499319号  発行日:2014年3月

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  • 半導体デバイス及びその製造方法

    高木 信一, 竹中 充, 星井 拓也

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    出願人:国立大学法人 東京大学

    出願番号:特願2009-256756  出願日:2009年11月

    公開番号:特開2011-103318  公開日:2011年5月

    特許番号/登録番号:特許第5499319号  登録日:2014年3月  発行日:2014年3月

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  • 半導体デバイス及びその製造方法

    高木 信一, 竹中 充, 星井 拓也

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    出願人:国立大学法人 東京大学

    出願番号:特願2009-256756  出願日:2009年11月

    公開番号:特開2011-103318  公開日:2011年5月

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 高移動度二次元正孔ガスpチャネルGaNトランジスタの開発

    研究課題/領域番号:21K04172  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    星井 拓也

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    本研究は完全集積型GaNパワーデバイス実現に向けて重要となるpチャネルデバイスの性能向上を目指すものである。本年度はpチャネルデバイスの主要な伝導キャリアである二次元正孔ガス(2DHG)に対する外部応力印加効果の初期的な検証と、そこから派生した金属電極形成プロセスについての検証を主として行った。
    外部応力印加の可能な測定系に、ホール効果測定を可能とする改造を実施した。本測定系については、~6e+12 cm^-2程度のキャリア密度を持つ2DEGの評価においては精度・再現性ともに十分なものとなっている。しかし2DHGを有するGaN基板に応力印加を印加した際には、応力印加前後での特性変化や、応力印加下での伝導特性の再現性が十分でないことが観測された。外部応力により基板内に不可逆な損傷が生じた可能性も否定はできないが、電極形成プロセスが十分に最適化されておらず応力による劣化あるいは特性変化をもたらしている可能性の方が高いと考えられ、前者の可能性の検証にも良好なコンタクト形成が必要であることから、この検証を行った。最終的な集積デバイスにおいても、本研究での検証においても、2DEGおよび2DHG双方に良好なコンタクトを形成できるプロセスを確立する必要があるため、電極堆積前の表面処理や電極堆積後の熱工程の順序や温度について実際のデバイスプロセスを念頭に比較、検証した。その結果、2DEGと2DHGで最適な電極堆積前処理が特徴的に異なっていることが判明し、2DEGと2DHGの一括アニールによるデバイスプロセス全体の熱負荷低減が実現できる可能性も示唆された。この検証の過程でも採用した原子層エッチング(ALE)についてはゲートスタックプロセスへの応用にも有効である結果が得られており、今後さらなるプロセス改善が期待できる。

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  • 選択成長Fin構造による動作形態の異なるGaN系立体チャネルトランジスタの研究

    研究課題/領域番号:19H02192  2019年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    筒井 一生, 清水 三聡, 星井 拓也, 角嶋 邦之, 山田 永

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    配分額:16900000円 ( 直接経費:13000000円 、 間接経費:3900000円 )

    パワー半導体デバイス用として優れた特性が期待される窒化ガリウム(GaN)系半導体では、高電子移動度トランジスタ(HEMT)と呼ばれる平面形のトランジスタが実用段階にある。これに対し、本研究では、Fin形電界効果トランジスタ(FinFET)と呼ばれるチャネルを立体的に立てた形状のGaN系トランジスタを結晶の選択成長技術を用いて試作するとともに、デバイスシミュレーションを併用して、種々考えられる電流経路形態のデバイス特性の利害得失を比較議論し、HEMTの特性を凌駕するGaNによるFinFETの可能性を実証的に明らかにしてゆく。試作においては、Fin構造を従来行われて来たエッチング法ではなく、選択成長法を用いて高特性を目指すところに特徴がある。これにより、多様なデバイス形態に対応した結晶品質の高いGaN系Fin構造を実現してゆく。デバイスシミュレーションも組合せ、GaN系FinFETの可能性と方向性を示して行く。
    令和元年度では、これまで選択成長の形状最適化を進めてきた成果をもとに、GaNの選択成長Fin構造を用いたFinFETの試作を進めた。幅が広めの横方向成長を伴う選択成長領域の中央をエッチングで除去してマスク上の成長GaN領域をチャネルに使う形のデバイスを作製し、トランジスタ動作を確認できた。一方、このトランジスタにはソース・ドレイン間のリーク電流が大きいという課題があったが、その原因が選択成長のためのマスク層のエッチング時のダメージであることを明らかにし、ガス系の変更でこれを抑制できる見通しを得た。
    シミュレーションでは、ドープトチャネル型のFinFETで耐圧を適正に評価できるように整備し、オン抵抗と耐圧の関係を算出することで、従来のHEMT型トランジスタに比較して面積あたりのオン抵抗を低減できる可能性を示した。

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  • 選択成長法を用いたGaN系立体チャネル型トランジスタの研究

    研究課題/領域番号:15H03972  2015年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    筒井 一生, 清水 三聡, 星井 拓也, 角嶋 邦之, 中島 昭

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    配分額:12740000円 ( 直接経費:9800000円 、 間接経費:2940000円 )

    窒化ガリウム(GaN)によるパワーデバイスとして、従来の高移動度トランジスタ(HEMT)より優れた低損失特性が期待できる立体チャネルを持つFinFET (Fin field effect transistor)型トランジスタを、GaNの選択成長法を用いて作製するプロセス技術を検討した。また、合わせて高特性を得るためのデイバイス構造をシミュレーションで検討した。実験では、選択成長法で形成したFin型チャネル領域への貫通転移の低減効果を明らかにし、実際にトランジスタの動作実証まで行った。

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  • Si基板上光学素子作製のための低損失バッファー層の開発と高機能デバイスの実現

    研究課題/領域番号:15K20960  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    星井 拓也

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    本研究では低損失・高機能な半導体デバイスをシリコン基板上に作製するための薄膜バッファー結晶成長技術を検討するとともに、埋もれた成長界面層を評価するための電気的測定手法について研究した。
    分子線エピタキシー装置でSi(111)基板上に成長したInAs薄膜には、成長初期には面内圧縮ひずみが導入されており、ある程度成長させると面内引張ひずみに転じることが分かった。また、結晶成長界面のような埋もれた界面の評価手法として、光インピーダンス測定法およびポテンシャル掃引アドミタンス法を検討し、準位密度分布などを評価できることを示した。

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  • 半導体中不純物の3D構造制御と低損失・高効率デバイスの開発

    研究課題/領域番号:26105014  2014年7月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    筒井 一生, 武田 さくら, 若林 整, 角嶋 邦之, 佐藤 信太郎, 森 大輔, 星井 拓也, 岩井 洋, 川村 朋晃

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    配分額:83720000円 ( 直接経費:64400000円 、 間接経費:19320000円 )

    半導体デバイスの高性能化には不純物ドーピング、表面・界面の電子状態の制御が普遍的課題である。これらの制御には、電気的特性を支配する部分の原子レベルの構造を把握することが必要である。本研究では、光電子ホログラフィー法を用いて、Si中の砒素(As)の電気的に活性な状態と不活性化するクラスター構造などの三次元原子配列構造や、SiC半導体では絶縁膜界面への添加原子の構造を明らかにすることに成功した。また、硫化モリブデン(MoS2)層状物質半導体の特異な電子状態を明らかにし、デバイス化にも発展させた。

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  • シリコン基板上のIII-V族化合物半導体MISFETの形成とその特性評価

    研究課題/領域番号:09J08505  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    星井 拓也

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    配分額:1400000円 ( 直接経費:1400000円 )

    本研究はSi基板上に形成されたIII-V層(InGaAs層)をチャネルとするSi基板上III-V族化合物半導体MISFETの製作とその高性能動作を目指すものである。その手法として、InP基板上InGaAsチャネル層に対しECRプラズマ窒化処理を行い、InGaAs MOS界面特性に及ぼす影響を評価した。
    ALD-Al203を絶縁膜としたInGaAs MOS界面の界面準位密度は、InGaAs表面窒化処理によって、標準的な界面処理手法であるS終端処理と比べて有意に減少し、最小値で2.0x10^<11>cm^<-2>eV^<-1>という非常に低い値を示した。このような低い界面準位密度を得るにあたり、表面窒化によって形成された窒化物層によって、0.65nmのEOT増加が生じた。また、窒化条件による界面準位密度とEOTの変化を検証したところ、ECRのためのマイクロ波出力と窒化時間による影響が大きいことがわかった。界面準位密度については、高いマイクロ波出力ほど、短い時間で界面準位密度の減少が起こった。一方、EOTについてはマイクロ波出力に対する依存はあまり見られず、主に窒化時間に依存していることがわかった。このことから、高いマイクロ波出力を用いて短時間で処理を行うことで、EOT増加を抑制して良好な界面を得られる可能性が示唆された。さらに窒化時間の変化による界面の結合状態の違いをXPSで観察したところ、本実験で用いた条件では窒化物と同時に酸化も進行していることがわかった。また、界面準位密度が減少している時間は窒化反応が支配的に起こっている状態に対応しており、酸化反応が強く見えるようになると界面準位密度の増加がおこった。このことは界面準位密度の減少が窒化処理によるものであることを強く示唆しており、前述のマイクロ波出力に対する界面準位密度変化の違いも、マイクロ波出力がプラズマ中の活性種の密度に影響すると考えられることから窒素活性種の密度によって説明できる。以上のように、InGaAs表面窒化処理がMOS界面の界面準位密度に与える効果について調査し、窒化処理が界面準位密度低減に有効であることを示した。
    MOSFETを作製することによる界面特性の検証については、FET作製プロセスの最適化が十分でなく、検証に至らなかった。
    これらの研究内容に関して、2010年度中に、主著として、1件の査読付き論文、1件の査読付き国際会議、1件の国内会議発表を行い、また現在、更に1件の論文投稿を準備中である。

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